(57)【要約】【課題】安定して均一な電界放出を行う冷陰極電子源を提供すること。【解決手段】本冷陰極電子源８は、ナノオーダーのファイバ等を含む電子放出材料が電界放射可能な凝集表面を少なくとも一部に備えた状態で凝集して構成される凝集体１０が電極４上に０．５ないし７μｍの凝集径でもって多数分散配置されている。【選択図】図１
2007324102.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子放出層を備えた冷陰極電子源において、
上記電子放出層が、電界放射可能な凝集体表面状態でかつ所定の凝集径分布で、電子放出材料からなる２以上の凝集体により構成されている、ことを特徴とする冷陰極電子源。
【請求項２】
上記凝集体が、電極上に直接、分散配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載の冷陰極電子源。
【請求項３】
上記凝集体が、電極上に配置した基体部表面に分散配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載の冷陰極電子源。
【請求項４】
上記凝集体は、電子放出材料自身のファンデルワールス力、等の引力に起因する凝集力、あるいは、電子放出材料同士の物理的な絡み合いにより、凝集状態を保持している、ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の冷陰極電子源。
【請求項５】
上記凝集径分布の範囲は、０．５ないし７μｍの範囲である、ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の冷陰極電子源。
【請求項６】
上記電子放出材料として、ファイバを含むことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の冷陰極電子源。
【請求項７】
上記ファイバに、炭素ナノ繊維素群が繊維軸に対して傾斜、水平、垂直に配列されたファイバを含む、ことを特徴とする請求項６に記載の冷陰極電子源。
【請求項８】
上記ファイバに、カーボンナノチューブを含む、ことを特徴とする請求項６に記載の冷陰極電子源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極上に電子放出層を備え、この電子放出層から均一で安定に電子放出することが可能な冷陰極電子源に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子放出材料である例えばカーボンナノチューブを電極上にパターン形成して低電圧で均一な強度の電界電子放出が得られる冷陰極電子源は特許文献１等で知られている。このような冷陰極電子源は、例えば、フィールドエミッションディスプレイ等の薄型画像表示装置に応用することができる。カーボンナノチューブを冷陰極電子源として用いた自発光型平面表示装置は数多く提供されている。自発光型平面表示装置の自発光型とは、画像表示パネルに設けられた蛍光膜に電子線や紫外線等の励起光を照射して発光させ画像を表示するものであり、自らは発光を伴わないＬＣＤ（液晶表示装置）とは区別されるものである。
【０００３】
このカーボンナノチューブはグラフェンシートが管状に閉じた構造をなし、非常に細長い中空チューブ状の炭素材料である。グラフェンシートは、二次元に広がった炭素ヘキサゴナル網面を形成するものである。
【０００４】
カーボンナノチューブを用いた冷陰極電子源の製造には様々な方法が知られており、カーボンナノチューブを電極に付着させる方法と、電極に直接カーボンナノチューブを成長させる方法とがある。カーボンナノチューブを電極に付着させる方法としては、カーボンナノチューブをペースト化し、スクリーン印刷で電極にパターン形成する方法等が挙げられる。
【０００５】
このようなカーボンナノチューブによる冷陰極電子源を用いて画像表示装置を作動させるには、なるべく低電圧でかつ均一な強度の電子放出をさせることが有利であり、そのため、冷陰極電子源に用いる多数本のカーボンナノチューブからなる冷陰極電子源の形状としては、電極に対して垂直方向に配向し高さが一定のものを単位とし、それらが互いに絶縁されていることが好ましい。垂直配向していれば、多数本からなるナノチューブ冷陰極電子源の総和として垂直方向に最大の電子放出強度が得られる。
【０００６】
カーボンナノチューブの上記各単位の表面高さが一定であれば平面方向に対して均一な電子放出が得られる。また、電界電子放出の場合、カーボンナノチューブの先端とアノードとの距離が近いほど電子を引き出す電圧を低くできる。そのため、各単位の冷陰極電子源の高さが一定であれば冷陰極電子源の表面近くまでアノードを設置しても距離の均一性を保つことが可能で、同じ電子放出強度を得るのに引き出し電圧を低くすることができる。
【０００７】
しかしながら、アスペクト比が極めて大きい多数のカーボンナノチューブを、ペースト化し、スクリーン印刷で電極にパターン形成する場合、カーボンナノチューブを高さ均等にかつ基板に垂直に配向させることは製造プロセス的に難しいことに加えて、垂直に配向したカーボンナノチューブは耐久性に劣るため安定した電子放出を得にくい。
【０００８】
また、基板上で電子放出するためのカーボンナノチューブの配置間隔は１〜２μｍ必要とされるため、その単位面積当たりの配置本数、すなわち、電子放出サイトの数が限定されるうえに、所要の発光輝度を得るためには１本のカーボンナノチューブから電子を多く放出させる必要があり、カーボンナノチューブ１本当たりの電子放出負荷が大きくなり、それだけ電子放出エッジの消耗も促進してカーボンナノチューブの寿命が短くなる。
【０００９】
したがって、このような冷陰極電子源を画像表示装置に用いた場合、蛍光膜を励起発光させるための電子放出密度の均一性がきわめて悪化し、画面の表示むら、画質の劣化等を引き起こし、特に画像の表示パネルが大型化して表示面積が大きくなるほど、深刻な問題となる。
【特許文献１】特開２０００−８６２１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明により解決する課題は、均一、安定した電子放出特性ならびに長寿命特性を有する冷陰極電子源を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明による冷陰極電子源は、電子放出層を備えた冷陰極電子源において、
上記電子放出層は、電界放射可能な凝集体表面状態でかつ所定の凝集径分布で、電子放出材料からなる２以上の凝集体により構成したことを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の好適な一態様は、上記凝集体が、電極上に直接、分散配置されていることである。
【００１３】
本発明の好適な一態様は、上記凝集体が、電極上に配置した基体部の表面に分散配置されていることである。
【００１４】
本発明の好適な一態様は、上記凝集体が、電子放出材料自身のファンデルワールス力、イオン間力、等の引力に起因する凝集力、あるいは、電子放出材料同士の物理的な絡み合いにより、凝集状態を保持していることである。
【００１５】
本発明の好適な一態様は、上記凝集体の凝集径分布の範囲が０．５ないし７μｍの範囲であることである。
【００１６】
本発明の好適な一態様は、上記電子放出材料として、ファイバを含むことである。この場合、より好適な一態様は、上記ファイバに、炭素ナノ繊維素群が繊維軸に対して傾斜、水平、垂直に配列されたファイバを含むことである。この場合、より好適な一態様は、上記ファイバに、カーボンナノチューブを含むことである。
【００１７】
上記凝集体とは、電子放出材料であるファイバそれ自身のファンデルワールス力、イオン間力、等の引力に起因する凝集力、あるいは、ファイバではそれら同士の物理的な絡み合いによる状態で凝集した構造体のことである。その凝集力の大小は問わない。このような凝集体は、ファイバ等の電子放出材料の集合体であって、それら凝集表面は少なくともその一部に電子放出サイトを構成することができる表面形状を備える。
【００１８】
すなわち、上記電界放射可能な凝集体表面状態とは、電子放出材料が例えばカーボンナノチューブであれば、そのチューブの尖鋭な先端が凝集体表面に突出している状態のことであり、炭素ナノ繊維素群が繊維軸に対して傾斜、水平、垂直に配列されたファイバであれば、炭素ナノ繊維素群の端面が凝集体表面に露出している状態のことである。
【００１９】
電子放出材料としては、ファイバを含むことができる。
【００２０】
ファイバとしては、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバ、カーボンナノコイル、グラファイトナノファイバー、グラファイトリボンなどが例示できる。また、炭素ヘキサゴナル網面からなる炭素ナノ繊維素が複数ロッド状またはプレート状に積層してなる炭素ナノ繊維素群（ナノロッドやナノプレート）が繊維軸に対して傾斜して配列されたヘリングボーン構造のファイバ、炭素ナノ繊維素群が繊維軸に対して水平に配列されたチューブラ構造のファイバ、炭素ナノ繊維素群が繊維軸に対して垂直に配列されたプレートレット構造のファイバを含むことができる。
【００２１】
このようなヘリングボーン構造、チューブラ構造、プレートレット構造では、多数の炭素ナノ繊維素群の端面が、電子放出点として機能することができ、繊維軸に沿って多数の電子放出点が構成される。
【００２２】
凝集径分布は、０．５ないし７μｍの範囲内に均等分布することに限定するものではなく、凝集径分布を示すヒストグラムにおいて、特定の凝集径近傍で最大頻度を示すような分布を含む。
【００２３】
本発明では、多数の凝集体が電極面上に所定範囲で高さ不均一に配置されていても、それら凝集体の凝集径分布が所定範囲、好ましくは上記範囲で分散配置されているので、当該電極を陰極としこれに対向する蛍光体付き陽極に高電位が印加された場合に、安定して電子放出が行われ、蛍光体を発光させることができる。
【００２４】
そして、本発明では、上記凝集径分布で分散配置している凝集体では、その凝集体を構成する電子放出材料１つ当たりが、所要の発光輝度を得るために負担する電子放出負荷は相対的に小さい割合となり、凝集体の電子放出材料としての寿命特性が向上する。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によると、安定した電子放出特性を長期にわたり発揮できる冷陰極電子源を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、添付した図面を参照して本発明の実施の形態に係る冷陰極電子源を詳細に説明する。
【００２７】
図１に、基板２上に陰極（電極）４を形成し、この陰極４表面に電子放出層６を備えた冷陰極電子源８の断面図、図２にその平面図を示す。この電子放出層６は、凝集径（凝集体の直径Ｒ）が所定範囲にある多数の凝集体１０が陰極４表面に分散配置されて構成されている。
【００２８】
この場合、凝集体１０は、陰極４表面に直接分散配置された形態となっているが、図示しないが、陰極４表面に直接に分散配置するのではなく、陰極４表面にカーボン膜からなる基体部を配置し、この基体部の表面に分散配置してもよい。この基体部は、導電性を有すればよく、例えばカーボンナノチューブを印刷法により印刷して構成したり、カーボンを蒸着したもので構成したりすることができる。
【００２９】
この凝集径は当該凝集体１０を図１に示した球体１１と想定した場合の球体相当径Ｄとすることができるが、凝集体１０の形状は完全球体ではないので、凝集体１０の最短の凝集幅と最長の凝集幅との平均の値を凝集径とすることができる。
【００３０】
この凝集体１０は、ナノサイズのファイバからなる電子放出材料が電界放射可能な凝集表面を備えた状態で凝集したものである。すなわち、例えばファイバがカーボンナノチューブであれば、そのカーボンナノチューブの尖鋭な先端が凝集体１０の表面に露出していて電界印加に際して当該先端に電界集中することができる表面状態である。また、ファイバが、炭素ヘキサゴナル網面からなる炭素ナノ繊維素が複数ロッド状またはプレート状に積層してなる炭素ナノ繊維素群が繊維軸に対して傾斜して配列されたヘリングボーン構造のファイバ、炭素ナノ繊維素群が繊維軸に対して水平に配列されたチューブラ構造のファイバ、炭素ナノ繊維素群が繊維軸に対して垂直に配列されたプレートレット構造のファイバであれば、その炭素ナノ繊維素群の端面が、凝集体１０の表面に露出している表面状態である。上記以外のファイバでも同様であり、それぞれのファイバの尖鋭な部分が凝集体１０の表面に露出している表面状態である。なお、ヘリングボーン構造、チューブラ構造、プレートレット構造の構造は後述する。
【００３１】
電子放出層６を構成する各凝集体１０からは、図示略の蛍光体付き陽極への高電位の印加による電界放射により矢印で示すようにその凝集表面に露出しているファイバから電子放出が行われる。
【００３２】
図３を参照して、凝集体１０をさらに説明する。図３に示す凝集体１０は電子放出材料としてファイバが凝集して構成されている。図３（ａ）に図１の一部を示し、図３（ｂ）に図３（ａ）の凝集体１０の１つの形態例を拡大して示す。図３（ａ）、図３（ｂ）で示すように凝集体１０は、電界放射可能な凝集体表面状態（ファイバ１２の尖鋭なエッジが現れている表面状態）を有して、電極４上に分散配置されている。凝集体１０は多数のファイバ１２から構成されている。図３（ｃ）に図３（ｂ）の凝集体１０の円Ｂで囲む部分を構成する各ファイバ１２の一部１２ａ，１２ｂ，１２ｃを拡大して示す。これらファイバ１２の一部１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、それぞれ、ヘリングボーン構造、チューブラ構造、プレートレット構造のファイバの一部である。
【００３３】
ヘリングボーン構造のファイバ１２の一部１２ａは、炭素ヘキサゴナル網面からなる炭素ナノ繊維素が複数ロッド状またはプレート状に積層してなる炭素ナノ繊維素群が繊維軸に対して傾斜して配列された構造を有する。チューブラ構造のファイバ１２の一部１２ｂは、炭素ナノ繊維素群が繊維軸に対して水平に配列された構造を有する。プレートレット構造のファイバ１２の一部１２ｃは、炭素ナノ繊維素群が繊維軸に対して垂直に配列された構造を有する。なお、図３（ｃ）には炭素ナノ繊維素群はロッド状のものを図示して、プレート状の図示は略している。
【００３４】
このようなヘリングボーン構造、チューブラ構造、プレートレット構造では、多数の炭素ナノ繊維素群の端面が、電子放出点として機能することができ、繊維軸に沿って多数の電子放出点が構成される。
【００３５】
以上の凝集体１０においては、当該凝集体１０が上記ファイバ等の電子放出材料の凝集形態を形成して保持するために、必要に応じて、ナノサイズあるいはマイクロサイズのグラファイト粒子や無機微粒子を凝集核あるいは凝集構成材料として内在させることができる。凝集体１０は、電子放出材料であるファイバそれ自身のファンデルワールス力、イオン間力、等の引力に起因する凝集力、あるいは、ファイバではそれら同士の物理的な絡み合いにより凝集するので、上記凝集核等は必須ではないが、凝集核等を内在することにより、より強固に凝集体１０の形態を形成して保持することができて好ましい。
【００３６】
図４（ａ）はヘリングボーン構造のファイバ１２からなる多数の凝集体１０ａを示すＳＥＭ写真である。図４（ｂ）は図４（ａ）の点線で囲む部分Ｃを拡大して示すＳＥＭ写真である。図４（ｃ）は図４（ａ）の凝集体１０ａを用いた冷陰極電子源８ａからの電子放出により発光している蛍光体の蛍光面（縦２０ｍｍ×横２０ｍｍ）を示す写真である。図４（ａ）では、凝集径が大小異なる凝集体１０ａが図中で白色粒状になって多数示されている。多数の凝集体１０ａにおいて、その凝集径が５μｍ近傍の凝集体１０ａが１個、凝集径が２μｍ近傍の凝集体１０ａが多数個、凝集径が１μｍ近傍以下の凝集体１０ａが多数個、示されている。図４（ａ）では、凝集径が同等ないしは近傍の凝集体１０ａ同士ではほぼ均等な配置間隔で配置されていることが示されている。例えば、凝集径が５μｍを超える凝集体１０ａではこのＳＥＭ写真では１つ示され、凝集径が２μｍ近傍の凝集体１０ａでは最も離隔しているものでは５μｍ程度あるが、概ね、２−３μｍの配置間隔であり、凝集径が１μｍ以下では概ね１μｍの配置間隔になっていることが示されている。すなわち、凝集径が同等ないしは一定の範囲にある凝集体１０ａは概ね、均等に分散配置されていることが示されている。換言すれば、凝集体１０ａは凝集径に応じて概ね均等に分散配置されていることが確認することができる。
【００３７】
図４（ｂ）は図４（ａ）で示されている凝集径４μｍ程度の凝集体１０ａの凝集表面が拡大して示されている。この拡大したＳＥＭ写真では、太いファイバが１０数本、絡んだ状態にあり、そのファイバに対して細いファイバが絡んだ状態で示されている。この絡み状態は太いファイバ同士でも凝集状態を維持しているとみられるが、これら太いファイバは多数の細いファイバで凝集状態をより強固に確保されているものと考えることができる。そして、図４（ｂ）は、このような凝集体１０ａの凝集表面を示すものであり、ヘリングボーン構造のファイバにおいて炭素ナノ繊維素群の多数の端面が、凝集表面に露出している状態が示されている。図４（ｃ）ではこのヘリングボーン構造のファイバからなる冷陰極電子源を用いた場合の蛍光体の蛍光面の発光写真を示す。この発光写真では発光点が白い状態で密集して示されているが、この発光点で示すように、蛍光面はほぼ均一に発光していることが示されている。このことにより、この冷陰極電子源８ａは、凝集体１０ａが電子放出点として冷陰極電子源８ａ全体に存在する良好な電子放出特性を提供することができる。
【００３８】
図５（ａ）はチューブラ構造のファイバ１２からなる多数の凝集体１０ｂを示すＳＥＭ写真である。図５（ｂ）は図５（ａ）の点線で囲む部分Ｄを拡大して示すＳＥＭ写真である。
【００３９】
図５（ｃ）は図５(ａ）の凝集体１０ｂを用いた冷陰極電子源８ｂからの電子放出により発光状態にある蛍光体の蛍光面（縦２０ｍｍ×横２０ｍｍ）を示す写真である。
【００４０】
図５（ａ）では、凝集径が大小異なる凝集体１０ｂが多数示されているが、凝集径が７μｍを超える凝集体１０ｂが数個示され、凝集径が３μｍ近傍の凝集体１０ｂが多数個示され、凝集径が１μｍ近傍以下の凝集体１０ｂが多数個示されている。この図５（ａ）のＳＥＭ写真では、図４（ａ）のＳＥＭ写真とほぼ同様に、凝集径が同等ないしは近傍の凝集体１０ｂ同士ではほぼ均等な配置間隔で配置されていることが示されている。
【００４１】
図５（ｂ）は図５（ａ）で示されている凝集体１０ｂの凝集表面が拡大して示されている。この拡大したＳＥＭ写真では、太いファイバがＳＥＭ写真の両側に数本示されており、また、多数の細いファイバがＳＥＭ写真中央に多数示されている。これらはいずれもチューブラ構造のファイバであり、これら太いファイバは多数の細いファイバで凝集状態をより強固に確保されているものと考えることができる。そして、図５（ｂ）は、このような凝集体１０ｂの凝集表面を示すものであり、チューブラ構造のファイバにおいて炭素ナノ繊維素群の多数の端面が、凝集表面に露出している状態が示されている。
【００４２】
図５（ｃ）で示す発光写真では発光点が白い状態で密集して示されており、蛍光面は概ね均一に発光していることが示されている。
【００４３】
図６（ａ）はプレートレット構造のファイバ１２からなる多数の凝集体１０ｃを示すＳＥＭ写真である。図６（ｂ）は図６（ａ）の凝集体１０ｃを用いた冷陰極電子源８ｃからの電子放出により発光状態にある蛍光体の蛍光面（縦２０ｍｍ×横２０ｍｍ）を示す写真である。
【００４４】
図６（ａ）では、凝集径が大小異なる凝集体１０ｃが多数示されているが、凝集径が５μｍを超える凝集体１０ｃが１個示され、凝集径が３μｍ近傍の凝集体１０ｃが数個示され、凝集径がそれ以下の凝集体１０ｃが多数個示されている。この図６（ａ）のＳＥＭ写真では、図４（ａ）のＳＥＭ写真とほぼ同様に、凝集径が同等ないしは近傍の凝集体１０ｃ同士ではほぼ均等な配置間隔で配置されていることが示されている。
【００４５】
図６（ｂ）の発光写真では発光点が白い状態で密集して示されているが、この発光点で示すように、蛍光面は概ね均一に発光していることが示されている。
【００４６】
図７（ａ）はカーボンナノチューブからなる多数の凝集体１０ｄを示すＳＥＭ写真である。図７（ｂ）は図７（ａ）の凝集体１０ｄを用いた冷陰極電子源８ｄからの電子放出により発光状態にある蛍光体の蛍光面（縦２０ｍｍ×横２０ｍｍ）の写真である。
【００４７】
図７（ａ）のＳＥＭ写真では、凝集径が大小異なる凝集体１０ｄが多数示されているが、凝集径が７μｍを超える凝集体１０ｄが数個示され、凝集径が５μｍ近傍の凝集体が１０数個示され、凝集径がそれ以下の凝集体１０ｄが多数個示されている。この図７（ａ）のＳＥＭ写真では、図４（ａ）のＳＥＭ写真とほぼ同様に、凝集径が同等ないしは近傍の凝集体１０ｄ同士ではほぼ均等な配置間隔で配置されていることが示されている。
【００４８】
図７（ｂ）の発光写真では発光点が白い状態で密集して示されているが、この発光点で示すように、蛍光面は概ね均一に発光していることが示されている。
【００４９】
図４ないし図７で示す本実施の形態の凝集体１０ａ−１０ｄでは上述したように、多数の凝集体１０ａ−１０ｄがほぼ均等な配置間隔で配置されていて、その凝集体１０ａ−１０ｄを用いた冷陰極電子源からの電界放出による蛍光面の発光状態は概ね均一発光しているが、このような実施の形態の均一発光が得られる冷陰極電子源に対して図８（ａ）（ｂ）の従来例（参考従来公報として特開２００４−２８８５６９号公報）を説明比較する。図８（ａ）はＣＶＤ法により合成されたカーボンナノチューブを用いて印刷ペーストを調合し、この印刷ペーストを電極上にスクリーン印刷した場合の電子放出層のＳＥＭ写真を示す。このＳＥＭ写真で明らかであるように、凝集径が大きい凝集体が１つと、その周囲には凝集径が上記凝集径が大きい凝集体よりは極端に小さい数個の凝集体が存在しているだけであり、また、この図８（ａ）の電子放出層を用いた冷陰極電子源からの電子放出による蛍光面の発光も図８（ｂ）で示すように、白く発光している発光点が大小様々であるうえ、その発光点の所在も密集している箇所とまばらな箇所とが存在していて、極めて不均一な発光状態になっている。特に、非発光の箇所も周縁部に大きく存在していて電子放出特性が不均一な冷陰極電子源であることが分かる。
【００５０】
次に図９を参照して実施の形態における、ヘリングボーン構造のファイバからなる凝集体１０ａ（図４）、チューブラ構造ファイバからなる凝集体１０ｂ（図５）、プレートレット構造のファイバからなる凝集体１０ｃ（図６）、ならびにカーボンナノチューブの凝集体１０ｄ（図７）からなる冷陰極電子源において横軸に凝集体の直径（凝集径）、縦軸に頻度をとるヒストグラムを説明する。
【００５１】
図９（ａ）のヘリングボーン構造では、凝集径２．３μｍ近傍が最大頻度１５０程度あり、全体としては凝集径０．６〜４．１μｍ近傍の凝集体１０ａが多く陰極上に分散配置されている。
【００５２】
図９（ｂ）のチューブラ構造では、凝集径３．０μｍ近傍が最大頻度２００程度あり、全体としては凝集径１．１〜４．９μｍ近傍の凝集体１０ｂが多く陰極上に分散配置されている。
【００５３】
図９（ｃ）のプレートレット構造では、凝集径１．２μｍ近傍が最大頻度１００程度あり、全体としては凝集径０．６〜１．９μｍ近傍の凝集体１０ｃが多く陰極上に分散配置されている。
【００５４】
図９（ｄ）のカーボンナノチューブでは、凝集径２．９μｍ近傍が最大頻度１００程度あり、全体としては凝集径１．１〜４．７μｍ近傍の凝集体１０ｄが多く陰極上に分散配置されている。
【００５５】
上記ヒストグラムで示されているように、上記したナノオーダーのファイバである電子放出材料が電界放射可能な凝集表面を持って凝集して構成される凝集体が陰極上に０．５μｍ近傍から７μｍ近傍の凝集径分布でもって多数分散配置されていることにより、蛍光面をほぼ均一に発光させることができる。
【００５６】
図１０を参照して従来のカーボンナノチューブを用いた冷陰極電子源によるエミッション電流の経時特性と実施の形態による凝集体を用いた冷陰極電子源によるエミッション電流の経時特性とを比較して示す。この凝集体はヘリングボーン構造のファイバが凝集したものである。
【００５７】
このエミッション電流の経時特性試験では、初期エミッション電流密度を１ｍＡ／ｃｍ2、直流駆動、真空度１０-6ｔｏｒｒとしている。図１０において、横軸は時間（ｈｒ）、縦軸は相対的エミッション電流（％）を示す。特性線Ｐは従来の形態、特性線Ｑは実施の形態を示す。両特性線Ｐ，Ｑを比較して明らかであるように、従来では時間の経過に伴い、エミッション電流が１００％から、漸次、減少し、１０時間経過後では７０％近傍にまで減少しているのに対して、実施の形態では時間が経過し、１０時間経過後もエミッション電流はほぼ１００％維持され、エミッション電流が減少しない。このことから、実施の形態の冷陰極電子源では、寿命特性に優れた冷陰極電子源であることが分かる。
【００５８】
上記冷陰極電子源は凝集状態に形成したファイバを例えばスクリーン印刷して製造するが、このスクリーン印刷においては、ファイバを溶媒に分散してスラリー化し、次いで、粘度とチキソ性を所定範囲に設定してペースト化してスクリーン印刷する。このスクリーン印刷においては、分散剤等の添加剤を調整して凝集体の凝集径を制御する分散工程を実施することができる。
【００５９】
以上説明した実施の形態の冷陰極電子源では、陰極４上に多数の凝集体１０が電界放射可能な凝集体表面状態でかつ上記した凝集径分布で分散配置されているので、当該陰極４に対向する図示略の蛍光体付き陽極に高電位が印加された場合に、安定して電子放出が行われ、蛍光体を発光させることができる。そして、上記凝集体１０では、その凝集体１０を構成する電子放出材料であるファイバ１本当たりに所要の発光輝度を得るために負担する電子放出負荷は相対的に小さい割合となり、凝集体１０の電子放出材料としての寿命特性が向上する。
【００６０】
本実施の形態の冷陰極電子源は、表示例には限定されないが、冷陰極電子源から放出された電子の衝突による発光を利用して画像やその他を表示する表示装置に適用することができる。
【００６１】
本実施の形態の冷陰極電子源は、表示例には限定されないが、例えば、アノード電極と蛍光体とを備える前面パネルと、冷陰極電子源を搭載しこの前面パネルに対向する背面パネルとを備え、冷陰極電子源から放出した電子と蛍光体との衝突による発光を利用して画像やその他を表示する表示装置にも適用することができる。
【００６２】
本実施の形態の冷陰極電子源は、表示例には限定されないが、例えば、行方向に複数の配線（行方向配線）を設け、この行方向配線のそれぞれとほぼ直交して複数の配線（列方向配線）を設け、行方向配線と列方向配線のそれぞれの１つに冷陰極電子源を接続し、これら各冷陰極電子源を駆動して電子を蛍光体に放出して蛍光体（画素）を発光して画像やその他を表示する表示装置にも適用することができる。
本実施の形態の冷陰極電子源は、液晶表示装置用のバックライトに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】図１は本発明の実施の形態に係る冷陰極電子源の概略構成を模式的に示す側面図である。
【図２】図２は図１の冷陰極電子源の平面図である。
【図３】図３（ａ）は陰極上の電子放出層の説明のための図１の要部を拡大して示す図、図３（ｂ）は図３（ａ）の電子放出層を構成する凝集体の形態例を拡大して示す図、図３（ｃ）は図３（ｂ）の凝集体を構成するファイバの各例（ヘリングボーン構造、チューブラ構造、プレートレット構造）を示す図である。
【図４】図４（ａ）はヘリングボーン構造のファイバ１２からなる多数の凝集体を示すＳＥＭ写真、図４（ｂ）は図４（ａ）の点線で囲む部分Ｃを拡大して示すＳＥＭ写真、図４（ｃ）は図４（ａ）の凝集体を用いた冷陰極電子源からの電子放出により発光している蛍光体の蛍光面を示す写真である。
【図５】図５（ａ）はチューブラ構造のファイバからなる多数の凝集体を示すＳＥＭ写真、図５（ｂ）は図５（ａ）の点線で囲む部分Ｄを拡大して示すＳＥＭ写真、図５（ｃ）は図５（ａ）の凝集体を用いた冷陰極電子源からの電子放出により発光している蛍光体の蛍光面を示す写真である。
【図６】図６（ａ）はプレートレット構造のファイバからなる多数の凝集体を示すＳＥＭ写真、図６（ｂ）は図６（ａ）の凝集体を用いた冷陰極電子源からの電子放出により発光している蛍光体の蛍光面を示す写真である。
【図７】図７（ａ）はカーボンナノチューブからなる多数の凝集体を示すＳＥＭ写真、図７（ｂ）は図７（ａ）の凝集体を用いた冷陰極電子源からの電子放出により発光している蛍光体の蛍光面を示す写真である。
【図８】図８（ａ）は従来の電子放出層のＳＥＭ写真、図８（ｂ）は図８（ａ）の電子放出層を備えた冷陰極電子源からの電子放出により発光している蛍光体の蛍光面を示す写真である。
【図９】図９（ａ）はヘリングボーン構造のファイバからなる凝集体が分散配置された冷陰極電子源の場合の凝集体の凝集径分布を示すヒストグラム、図９（ｂ）はチューブラ構造のファイバからなる凝集体が分散配置された冷陰極電子源の場合の凝集体の凝集径分布を示すヒストグラム、図９（ｃ）はプレートレット構造のファイバからなる凝集体が分散配置された冷陰極電子源の場合の凝集体の凝集径分布を示すヒストグラム、図９（ｄ）はカーボンナノチューブからなる凝集体が分散配置された冷陰極電子源の場合の凝集体の凝集径分布を示すヒストグラムである。
【図１０】図１０は従来の冷陰極電子源と実施の形態の冷陰極電子源との時間経過に対するエミッション電流の変化を比較して示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
２  基板
４  陰極（電極）
６  電子放出層
８  冷陰極電子源
１０  凝集体
１２  ファイバ
１２ａ  ファイバ１２の一部
【図１】
2007324102.tif 000003
【図２】
2007324102.tif 000004
【図３】
2007324102.tif 000005
【図９】
2007324102.tif 000006
【図１０】
2007324102.tif 000007
【図４】
2007324102.tif 000008
【図５】
2007324102.tif 000009
【図６】
2007324102.tif 000010
【図７】
2007324102.tif 000011
【図８】
2007324102.tif 000012